基因超人神話

基因編輯技術正在快速發展,但人類增強比許多人想象的要困難得多

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本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


一位中國研究人員最近破壞了CCR5基因,該基因構建了一種蛋白質,該蛋白質充當 HIV 進入 T 細胞的入口,據稱創造了世界上第一個基因工程嬰兒。中國官員迅速譴責了這項工作,這樣做是正確的。基因編輯嬰兒應該始終被禁止,不是因為擔心造成不平等和優勢“超級嬰兒”,而是因為編輯胚胎在醫學上沒有必要。這些修改發生在受孕前後,而不是治療受苦的人——總是涉及引入風險,從而考驗古老的醫學告誡primum non nocere,意思是“首先,不要造成傷害。”

我之前認為,最好對 CRISPR-Cas9 等基因修飾工具實施國家而非國際法規,因為存在 FDA 等強大的監管機構(中國的迅速行動支援了這一說法)。事實上,FDA 目前選擇將 CRISPR 技術作為藥物而非裝置進行監管,這使其能夠更好地控制特定應用和用途,而國會則在其支出法案中排除了 FDA 用於審查編輯種系或可遺傳程式碼申請的資金。然而,美國沒有法律禁止基因編輯嬰兒。

我認為大多數現代國家都有足夠的控制措施來監管基因改造嬰兒,但重要的是要解釋為什麼創造轉基因人類總會帶來不明確的健康益處。考慮到停用CCR5基因並不是一個新想法,因為美國生物技術公司已經在尋求使用一種基因修飾形式來破壞該基因,以保護 T 細胞免受 HIV 感染。這種預防性基因療法的一個重要區別是,當將其應用於活的人類患者時,醫生可以權衡疾病的風險與基因修飾工具可能無意中改變患者體內其他基因或損害功能性 DNA 的微小風險。在基因改造嬰兒的情況下,與未來人的假設健康狀況相比,人們只是增加了插入 CRISPR 分子的風險。風險計算充其量是推測性的。


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第二個重要的倫理差異是,之前改變CCR5的策略涉及體內不包括遺傳或種系形式的 DNA(即傳遞給後代的 DNA)的體細胞,而據稱在中國案例中進行的基因修飾是首次對可遺傳程式碼進行的,這可能解釋了“遺留遺傳學”或將進化優勢傳遞給後代。但我認為,對 T 細胞受體基因的改變,或對任何其他基因的改變,總會在近期對後代產生不明確的影響。

我們都有兩個父母。我們大多數基因都有兩個副本,因此基因的任何修改版本很快就會在未來的後代中與該基因的“野生型”版本配對。在每次新出生時,基因都會在一個稱為“交叉”的過程中進一步洗牌,其中染色體傾斜它們的臂並像交易棒球卡一樣交換基因的版本。因此,基因編輯的影響很快就會與其他的基因變異背景相提並論。對於大多數複雜性狀,基因變異依賴於數十或數百個其他基因變異的協調才能實現它們的影響。任何單個基因變異都會隨著時間的推移被分解並洗牌到其他變異的組合中。

進化動力學並非微不足道。在 20 世紀 70 年代,Lewontin 和 Hubby 提出了平衡選擇的想法,該想法被推斷為導致各種疾病風險的罕見變異可能與我們同在的原則,因為它們在群體內有助於異質性或遺傳變異,或者其中風險變異在特定生態位或環境中有所貢獻。導致風險的基因變異也可能透過與被積極選擇的有益變異“搭便車”而與我們同在。最近一篇關於精神分裂症的論文表明,由於背景選擇過程,風險突變與我們同在,隨著時間的推移,大量的遺傳變異被消除,使風險變異的頻率更高。重要的一點是,遺傳效應很少是好或壞的,而是取決於其他遺傳變異的不斷變化的動態和背景。

科學家們一直在努力將他們的意志插入到這個過程中,首先學習將 DNA 片段拼接在一起,然後使用病毒將 DNA 片段帶入細胞,然後使用充當 DNA 手術的基因修飾技術。在 20 世紀 60 年代,當 Paul Berg 的實驗室使用 EcoRI(發音為“echo R one”)將 DNA 片段拼接在一起時。在加利福尼亞州會議中心舉行的關於此事的討論導致了一場廣泛的辯論。David Baltimore 指出“生物製品製造的潛力”和“瞭解細胞功能障礙引起的複雜疾病的潛力”的醫學理由。Berg 指出,傳奇微生物學家 Joshua Lederberg “給我的印象就像一個孩子,他的玩具受到威脅要被移除,而且坦率地說,它的整個主題有點像‘你必須讓聯邦政府置身事外’。”這是科學家自我監管的最著名案例。

到目前為止,尚不清楚任何法規是否能阻止科學家創造轉基因嬰兒。在阿西洛馬會議期間,律師 Peter Barton Hutt 提出了一個令人不安的問題“高中老師可以做這些實驗嗎?”我將此稱為“Hutt 問題”,因為它可能是所有問題中最重要的一個。在 20 世紀 70 年代,基因拼接只能由微生物學領域的少數精英專家進行,但 CRISPR-Cas9 技術現在使得基因修飾成為大多數專業遺傳學家都能夠完成的事情。事實上,CRISPR 或 CRISPR 科學家可能無法阻止;關於轉基因兒童模糊的好處的有力論證,以及對這些狂妄自大行為的愚蠢的常識,與法律法規一樣重要。 

科學正在快速發展,正如“先發制人”的激勵措施一樣。1980 年,一位名叫馬丁·克萊恩的加州大學洛杉磯分校研究人員首次未經授權嘗試對活人進行基因修飾。2002 年,義大利生育醫生塞維裡諾·安蒂諾里和生理學家帕諾斯·扎沃斯,以及奇怪的雷爾教,分別聲稱創造了世界上第一個克隆嬰兒,這個想法是可信的,因為多莉羊在 1996 年被克隆了——儘管從未發現過可愛的克隆體。最近的中國研究人員聲稱創造了第一個基因工程嬰兒的案例只是這種野心的延伸,而不是最後一個會尋求用挑釁性的流氓科學引起轟動的科學家。 

除了相對容易使用之外,還有更多可供利用的遺傳資訊。考慮一下 Danielle Posthuma 在 2017 年在《自然遺傳學》中發表的研究,該研究將 52 個基因與人類智力聯絡起來(儘管沒有哪個單一變異對智力的貢獻超過了單個百分點的一小部分)。大學申請者會開始將他們的 23 and Me 結果釘在他們的入學申請上嗎?父母會尋求在實驗室中設計更聰明的孩子嗎?我想說服你,這是一個愚蠢的差事。事實上,精神障礙的風險分佈也越來越被認為涉及數百或數千個基因變異。因此,儘管科學家們的野心顯然表明了改善我們基因組的意願——並在《千鈞一髮》、《侏羅紀公園》、《天外細菌》和瑪麗·雪萊的《弗蘭肯斯坦》的神話中被編纂——但現實是遺傳風險和優勢並不像計算機電路那樣直接。  

實際上,基因修飾更成問題的問題與生物技術的自由主義運動有關,而像計算機和國防技術一樣,政府被期望資助生物技術研發(透過 DARPA、NIH、國防機構),但被敦促在監管和定價方面發揮更有限的作用,而勞動力則被驅使到最低水平,價格則被驅使到最高水平。例如,第一個用於對抗癌症的基因工程 T 細胞的定價為 475,000 美元。我們這個時代生物技術監管的最大倫理考驗不是它將如何阻止轉基因嬰兒的創造,這可能是改善不明確的冒險,而是它如何與生存者的公平和待遇相關。

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